A Breakthrough-díjat  2012-ben alapította Sergey Brin, Anne Wojcicki, Mark Zuckerberg, Priscilla Chan, Jurij Milner, Julia Milner, Jack Ma és Cathy Zhang, és minden évben olyanok kapják meg, akik valamilyen tudományos áttörést értek el akár a közelmúltban, akár korábban valamikor pályájuk során. A most díjazott három fizikus az utóbbi kategóriába esik, eredményeik nem mostanában születtek, de annál jelentősebbek, és alapvetően meghatározzák az univerzum működésével kapcsolatos jelenlegi fizikai kutatásokat.

A fizika egyik legnagyobb problémája napjainkban, hogy míg a kvantummechanika és a kvantumtérelmélet megmagyarázza az ismert szubatomi részecskék viselkedését, nagy méretek esetén, ahol az általános relativitáselmélet által megmagyarázott gravitáció is játékba lép, már nem ennyire egyértelmű a helyzet. Vagyis egyelőre nem létezik olyan egyesített elmélet, amely mind a négy alapvető kölcsönhatást egyetlen elméletként tudná leírni, egy alapkölcsönhatásra visszavezetve ezeket.

A szupergravitáció elmélete egy ezirányba tett kísérlet. Az 1960-as és 1970-es években a részecskefizikusok egy része a szuperszimmetriában látta a megoldást az alapproblémára. Ez a teória lényegében azt állította, hogy minden létező anyagi részecske (mint a kvarkok és az elektronok) rendelkezik egy neki megfelelő erőrészecskével, és minden ismert erőrészecske (pl. a foton) rendelkezik egy anyagi részecske párral. A teória sötét anyag összetételére is javaslatot nyújtott.

Az 1976-ban kidolgozott szupergravitációs elmélet a gravitációt igyekezett bevonni a szuperszimmetrikus világképbe. Freedman (jelenleg MIT), Ferrara (Kaliforniai Egyetem) és van Nieuwenhuizen (Stony Brook Egyetem) többek közt azt mondták, hogy létezik egy gravitínó nevű fermion, amely a graviton, a gravitáció teoretizált közvetítő részecskéjének szuperpartnere. A most díjazott kutatók által megfogalmazott elmélet alapvetései máig meghatározónak bizonyultak, és számos ponton megjelennek például a húrelmélet különböző változataiban.

„A szupergravitáció lenyűgöző konstrukció, amely Einstein gravitációs elméletét kvantumváltozókkal egészíti ki, éppen ezért rendkívül fontos számos későbbi elmélethez” – mondja Edward Witten elméleti fizikus, a Breakthrough-díj egyik korábbi nyertese.

Az utóbbi években ugyanakkor egyre több kétség merül fel a szuperszimmetriai elméletekkel kapcsolatban, mivel eddig egyetlen szuperpartner létezését sem sikerült kísérletileg igazolni, pedig a modellek azt jósolták, hogy ezek közül legalább a legkönnyebbeket megtalálják mostanra a folyamatban lévő részecskeütköztetési kísérletek során. Ilyen szempontból tehát akár szokatlan is lehetne a díjazottak személye, de a Breakthrough-díj esetében – szemben a Nobel-díjjal – nem feltétel, hogy a díjazott elméletnek igazoltnak is kell lennie.

Van Nieuwenhuizen szerint egyébként a szupergravitáció elmélete akkor is fontos matematikai munka, ha sosem sikerül a szuperpartnereket megtalálni. Ennek során ugyanis olyan módszerek és keretrendszer került kidolgozásra, amely más kontextusokban is hasznos lehet, és máris nagyban előrevitte az elméleti matematikát. „Ha fogalmazhatok így, egy abszolút gyönyörű elméletről van szó. Hogy ez csak egy eszköz marad, vagy fizikai valósággá válik, az meg majd idővel kiderül” – mondja a kutató.